CN109877447B - 飞行光路调节装置及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行光路调节装置及其调节方法，飞行光路调节装置包括第一反射镜、第二反射镜、光阑、第三反射镜、光斑分析仪、第四反射镜、振镜及聚焦镜；入射激光光束经第一反射镜与第二反射镜反射之后，投射至光阑，且在穿过光阑后，由第三反射镜反射至光斑分析仪；入射激光光束经第四反射镜反射后，投射至振镜，并从振镜穿出后投射至聚焦镜；投射至聚焦镜的激光光束经聚焦镜聚焦后投射至待加工工件。本发明中，由于当光阑的通光孔与入射激光光束同轴时，光斑分析仪测量显示的光斑为对称的圆形激光衍射光环，因此利用带有通光孔的光阑，并借助光斑分析仪，即可准确调节飞行光路的精度。

Description

飞行光路调节装置及其调节方法

技术领域

本发明涉及激光加工设备技术领域，尤其涉及一种飞行光路调节装置及其调节方法。

背景技术

一般情况下激光发生器都是固定的，那么激光的传输方向也是固定的，但是为了需求，需要人为的采取某些措施来改变激光的传输方向，让激光“飞”一会。通常改变激光传输方向包括通过反射镜和光纤等折射激光，激光发生器不动，反射镜动。这种情况就叫做激光切割机的飞行光路。

在采用飞行光路结构的激光切割加工设备中，飞行光束的严格准直是实现高质量加工的必要前提之一。在实际生产过程中，统一且有效的调节方法及装置可保证机器质量的一致性及重复性，具有切实的技术及经济价值。

然而，目前飞行光束的调节方式仍旧存在调节精度不高的问题。

发明内容

本申请提供了一种飞行光路调节装置及其调节方法，可以解决现有技术中飞行光束的调节方式调节精度不高的技术问题。

具体的，本发明第一方面提供一种飞行光路调节装置，该装置包括第一反射镜、第二反射镜、光阑、第三反射镜、光斑分析仪、第四反射镜、振镜及聚焦镜；

入射激光光束经所述第一反射镜与第二反射镜反射之后，投射至所述光阑，且在穿过所述光阑后，由所述第三反射镜反射至所述光斑分析仪；

所述入射激光光束经所述第四反射镜反射后，投射至所述振镜，并从所述振镜穿出后投射至所述聚焦镜；

投射至所述聚焦镜的激光光束经所述聚焦镜聚焦后投射至待加工工件。

可选的，所述光阑与所述第三反射镜可拆卸连接。

可选的，还包括安装板，所述第三反射镜、所述光斑分析仪、所述第四反射镜、所述振镜及所述聚焦镜均安装于所述安装板上，所述安装板固定于可水平移动的移动轴。

可选的，所述光阑的表面具有对称设置的旋钮。

进一步的，本发明还提供一种飞行光路调节装置的调节方法，所述飞行光路调节装置为本发明第一发明提供的飞行光路调节装置，所述方法包括：

步骤一、在已有的光阑中，选择通光孔直径最大的光阑安装于所述第三反射镜上；

步骤二、沿移动轴移动安装板，使第三反射镜移动至最靠近第二反射镜的位置，并调节第一反射镜，使光斑分析仪测得的光斑为对称的圆形激光衍射光环；

步骤三、沿移动轴移动安装板，使第三反射镜移动至最远离第二反射镜的位置，并调节第二反射镜，使光斑分析仪测得的光斑为对称的圆形激光衍射光环；

步骤四、重复执行所述步骤二与所述步骤三，直至安装板在处于任意位置时，光斑分析仪测得的光斑均为对称的圆形激光衍射光环；

步骤五、在已有的光阑中，选择通光孔直径比安装于所述第三反射镜上的光阑的通光孔直径小的光阑，并安装于所述第三反射镜上，重复执行所述步聚二至所述步骤四，直至选择通光孔直径最小的光阑安装于所述第三反射镜上时，光斑分析仪测得的光斑均为对称的圆形激光衍射光环。

本发明提供一种飞行光路调节装置，所述装置包括第一反射镜、第二反射镜、光阑、第三反射镜、光斑分析仪、第四反射镜、振镜及聚焦镜；入射激光光束经第一反射镜与第二反射镜反射之后，投射至光阑，且在穿过光阑后，由第三反射镜反射至光斑分析仪；入射激光光束经第四反射镜反射后，投射至振镜，并从振镜穿出后投射至聚焦镜；投射至聚焦镜的激光光束经聚焦镜聚焦后投射至待加工工件。本发明中，由于当光阑的通光孔与入射激光光束同轴时，光斑分析仪测量显示的光斑为对称的圆形激光衍射光环，光阑的通光孔与入射激光光束不同轴时，光斑分析仪测量显示的光斑为非对称的圆形激光衍射光环，因此利用带有通光孔的光阑，并借助光斑分析仪，即可准确调节飞行光路的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中飞行光路调节装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中光阑的平面结构示意图；

图3为本发明实施例中光阑的侧面结构示意图；

图4为本发明实施例中对称圆形的激光束衍射图；

图5为本发明实施例中非对称圆形的激光束衍射图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例中飞行光路调节装置的结构示意图，本发明实施例中，上述飞行光路调节装置包括第一反射镜10、第二反射镜20、光阑30、第三反射镜40、光斑分析仪50、第四反射镜60、振镜70及聚焦镜80。

其中，入射激光光束经第一反射镜10与第二反射镜20反射之后，投射至光阑30，且在穿过光阑30后，由第三反射镜40反射至光斑分析仪50，此时即可根据光斑分析仪50观察到的光束衍射图，对飞行光路进行调整。

进一步地，在对飞行光路进行调整完成之后，便可将光斑分析仪50拆除，此时，入射激光光束会由第三反射镜40反射至第四反射镜60，然后再经第四反射镜60反射后，投射至振镜70，并从振镜70穿出后投射至聚焦镜80。投射至聚焦镜80的激光光束经聚焦镜80聚焦后投射至待加工工件，以对待加工工件进行加工。

其中，光阑30与第三反射镜40可拆卸连接。具体请参照图2和图3，图2为本发明实施例中光阑的平面结构示意图，图3为本发明实施例中光阑的侧面结构示意图，本发明实施例中，光阑30的表面具有对称设置的旋钮31，用于方便拆卸与安装。

其中，光阑30的中心设置有通光孔32，通光孔32的直径小于入射激光光束的直径。

同时，利用高斯光束的特性，光路上任意位置光斑截面内的光强I径向分布如下：

其中，I为光强，r是截面光斑的径向位置，中心位置处r＝0，I(0)＝1，ω₀是高斯光束在光强由最大值下降到最大值的13％时的光斑半径，理想的高斯光束能量以其传播轴轴对称分布。

其中，由于激光光束的高度单色性及相干性，激光光束受到遮挡后产生强烈的衍射效应。利用基模高斯光束的轴对称性及光阑30的通光孔结构，激光束受到光阑30遮挡后，在有限远处产生强烈的菲涅尔衍射，衍射条纹为明暗相间的同心圆。在光阑30后用光斑分析仪50即可观察到光束衍射图。

其中，当光阑30的通光孔与激光光束同轴时，光斑分析仪50测量显示的光斑为对称圆形的激光束衍射图，该对称包括光斑形状对称，而且能量分布对称，中心能量最大。具体可参照图4，图4为本发明实施例中对称圆形的激光束衍射图。

当光阑30的内孔与激光光束不同轴时，衍射光斑仍为中心对称的同心圆形明暗衍射环，但是边沿已经明显受到阻挡，光斑分布并非中心对称，此时光斑分析仪50测量显示的光斑为非对称的激光束衍射图形。具体可参照图5，图5为本发明实施例中非对称圆形的激光束衍射图。

进一步的，上述飞行光路调节装置还包括安装板90，第三反射镜40、光斑分析仪50、第四反射镜60、振镜70及聚焦镜80均安装于安装板90上，安装板90上固定于可水平移动的移动轴。

本实施例中，由于当光阑30的通光孔与入射激光光束同轴时，光斑分析仪50测量显示的光斑为对称圆形的激光束衍射图，光阑30的通光孔与入射激光光束不同轴时，光斑分析仪50测量显示的光斑为非对称的激光束衍射图形，因此利用带有通光孔的光阑，借助光斑分析仪，即可准确调节飞行光路的精度。

进一步的，本发明实施例提供一种飞行光路调节装置的调节方法，该方法应用于上述图1所示的飞行光路调节装置，具体包括以下步骤：

步骤一、在已有的光阑中，选择通光孔直径最大的光阑安装于第三反射镜上。其中，入射激光光束经第一反射镜与第二反射镜反射之后，投射至上述光阑，且在穿过上述光阑后，由第三反射镜反射至光斑分析仪。

步骤二、沿移动轴移动安装板，使第三反射镜移动至最靠近第二反射镜的位置，并调节第一反射镜，使光斑分析仪测得的光斑为对称的圆形激光衍射光环。其中，在移动安装板时，安装板上安装的第三反射镜、光斑分析仪、第四反射镜、振镜及聚焦镜之间的相对位置均保持固定不变，以保持激光光路的恒定性。

步骤三、沿移动轴移动安装板，使第三反射镜移动至最远离第二反射镜的位置，并调节第二反射镜，使光斑分析仪测得的光斑为对称的圆形激光衍射光环。

步骤四、反复执行步骤二与步骤三，直至安装板在处于任意位置时，光斑分析仪测得的光斑均为对称的圆形激光衍射光环。

其中，上述调节第一反射镜是指调节第一反射镜的朝向，在一些实施例中，需要保持第一反射镜的位置不变，仅调节第一反射镜的朝向；同理，上述调节第二反射镜是指调节第二反射镜的朝向，在一些实施例中，也需要保持第二反射镜的位置不变，仅调节第二反射镜的朝向与位置。

步骤五、在已有的光阑中，选择通光孔直径比安装于第三反射镜上的光阑的通光孔直径小的光阑，并安装于第三反射镜上，重复步聚二至步骤四，直至选择通光孔直径最小的光阑安装于所述第三反射镜上时，光斑分析仪测得的光斑均为对称的圆形激光衍射光环。

本实施例中，在调节飞行光路时，先选择通光孔内径尺寸较大的光阑进行粗调，然后逐步采用通光孔内径尺寸较小的光阑进行精调，能够准确调节飞行光路的精度。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种飞行光路调节装置及其调节方法的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种飞行光路调节装置的调节方法，其特征在于，所述调节装置包括第一反射镜、第二反射镜、光阑、第三反射镜、光斑分析仪、第四反射镜、振镜及聚焦镜；

入射激光光束经所述第一反射镜与第二反射镜反射之后，投射至所述光阑，且在穿过所述光阑后，由所述第三反射镜反射至所述光斑分析仪；

所述入射激光光束经所述第四反射镜反射后，投射至所述振镜，并从所述振镜穿出后投射至所述聚焦镜；

投射至所述聚焦镜的激光光束经所述聚焦镜聚焦后投射至待加工工件；

所述调节方法包括：

步骤一、在已有的光阑中，选择通光孔直径最大的光阑安装于所述第三反射镜上；

步骤二、沿移动轴移动安装板，使第三反射镜移动至最靠近第二反射镜的位置，并调节第一反射镜，使光斑分析仪测得的光斑为对称的圆形激光衍射光环；

步骤三、沿移动轴移动安装板，使第三反射镜移动至最远离第二反射镜的位置，并调节第二反射镜，使光斑分析仪测得的光斑为对称的圆形激光衍射光环；

步骤四、重复执行所述步骤二与所述步骤三，直至安装板在处于任意位置时，光斑分析仪测得的光斑均为对称的圆形激光衍射光环；

步骤五、在已有的光阑中，选择通光孔直径比安装于所述第三反射镜上的光阑的通光孔直径小的光阑，并安装于所述第三反射镜上，重复执行所述步骤二至所述步骤四，直至选择通光孔直径最小的光阑安装于所述第三反射镜上时，光斑分析仪测得的光斑均为对称的圆形激光衍射光环。

2.如权利要求1所述的飞行光路调节装置的调节方法，其特征在于，所述光阑与所述第三反射镜可拆卸连接。

3.如权利要求1所述的飞行光路调节装置的调节方法，其特征在于，还包括安装板，

所述第三反射镜、所述光斑分析仪、所述第四反射镜、所述振镜及所述聚焦镜均安装于所述安装板上，所述安装板固定于可水平移动的移动轴。

4.如权利要求1所述的飞行光路调节装置的调节方法，其特征在于，所述光阑的表面具有对称设置的旋钮。

Images